Komponen perlindungan pam telah terbukti dapat melindungi pam daripada pasir dan memanjangkan hayat operasi ESP dalam telaga bukan konvensional. Penyelesaian ini mengawal aliran balik pasir frac dan pepejal lain yang boleh menyebabkan lebihan beban dan masa henti. Teknologi yang membolehkan menghapuskan masalah yang berkaitan dengan ketidakpastian taburan saiz zarah.
Memandangkan semakin banyak telaga minyak bergantung pada ESP, memanjangkan hayat sistem pengepaman tenggelam elektrik (ESP) menjadi semakin penting. Hayat operasi dan prestasi pam angkat buatan adalah sensitif kepada pepejal dalam cecair yang dihasilkan. Hayat operasi dan prestasi ESP menurun dengan ketara dengan peningkatan zarah pepejal. Selain itu, pepejal meningkatkan masa henti telaga dan kekerapan kerja ESP yang diperlukan untuk menggantikan kekerapan ESP.
Zarah pepejal yang sering mengalir melalui pam angkat tiruan termasuk pasir pembentukan, proppan patah hidraulik, simen, dan zarah logam yang terhakis atau terhakis. Teknologi lubang bawah direka untuk memisahkan pepejal berjulat daripada siklon kecekapan rendah kepada dawai keluli tahan karat 3D berkecekapan tinggi. Penyahdesander vorteks lubang bawah telah digunakan untuk pengeluaran besar-besaran secara dekad dan besar. Walau bagaimanapun, telaga bukan konvensional tertakluk kepada aliran slug terputus-putus, yang mengakibatkan teknologi pemisah pusaran lubang bawah sedia ada hanya berfungsi secara berselang-seli.
Beberapa varian berbeza skrin kawalan pasir gabungan dan desander vorteks lubang bawah telah dicadangkan untuk melindungi ESP. Walau bagaimanapun, terdapat jurang dalam perlindungan dan prestasi pengeluaran semua pam disebabkan oleh ketidakpastian dalam taburan saiz dan isipadu pepejal yang dihasilkan oleh setiap telaga. Ketidakpastian meningkatkan panjang komponen kawalan pasir, dengan itu mengurangkan had kedalaman dan potensi kesan negatif ESP yang boleh ditetapkan, yang mana ESP akan berkurangan, yang berpotensi untuk merosot. ekonomi telaga.Kedalaman penetapan yang lebih dalam lebih diutamakan dalam telaga yang tidak konvensional.Walau bagaimanapun, penggunaan de-sander dan penambat lumpur palam jantan untuk menggantung pemasangan kawalan pasir yang panjang dan tegar dalam bahagian selongsong dengan keterukan dogleg yang tinggi terhad kepada penambahbaikan ESP MTBF.Kakisan tiub dalam merupakan satu lagi aspek reka bentuk ini yang belum dinilai dengan secukupnya.
Penulis kertas tahun 2005 membentangkan hasil eksperimen pemisah pasir lubang bawah berdasarkan tiub siklon (Rajah 1), yang bergantung pada tindakan siklon dan graviti, untuk menunjukkan bahawa kecekapan pemisahan bergantung pada kelikatan minyak, kadar aliran dan saiz zarah. Mereka menunjukkan bahawa kecekapan pemisah itu sebahagian besarnya bergantung pada halaju tamat aliran pepejal, penyusutan saiz zarah dan pengurangan saiz zarah. meningkatkan kelikatan minyak, Rajah 2. Untuk pemisah lubang bawah tiub siklon biasa, kecekapan pengasingan menurun kepada ~10% apabila saiz zarah menurun kepada ~100 µm.Di samping itu, apabila kadar aliran meningkat, pemisah vorteks tertakluk kepada haus hakisan, yang menjejaskan penggunaan hayat komponen struktur.
Alternatif logik seterusnya ialah menggunakan skrin kawalan pasir 2D dengan lebar slot yang ditentukan. Saiz dan pengedaran zarah adalah pertimbangan penting apabila memilih skrin untuk menapis pepejal dalam pengeluaran telaga konvensional atau tidak konvensional, tetapi ia mungkin tidak diketahui. Pepejal mungkin datang dari takungan, tetapi ia mungkin berbeza dari tumit ke tumit;sebagai alternatif, skrin mungkin perlu menapis pasir daripada keretakan hidraulik. Dalam kedua-dua kes, kos pengumpulan pepejal, analisis dan ujian boleh menjadi mahal.
Jika skrin tiub 2D tidak dikonfigurasi dengan betul, hasilnya boleh menjejaskan ekonomi telaga.Bukaan skrin pasir yang terlalu kecil boleh mengakibatkan penyumbatan pramatang, penutupan dan keperluan untuk kerja-kerja pemulihan.Jika terlalu besar, ia membenarkan pepejal memasuki proses pengeluaran dengan bebas, yang boleh menghakis paip minyak, merosakkan pam permukaan pasir tiruan dan mengisi semula. Keadaan ini memerlukan penyelesaian yang mudah dan kos efektif yang boleh memanjangkan hayat pam dan meliputi pengedaran saiz pasir yang luas.
Untuk memenuhi keperluan ini, satu kajian telah dijalankan ke atas penggunaan pemasangan injap dalam kombinasi dengan dawai keluli tahan karat, yang tidak sensitif terhadap pengagihan pepejal yang terhasil. Kajian telah menunjukkan bahawa dawai keluli tahan karat dengan saiz liang berubah-ubah dan struktur 3D boleh mengawal pepejal pelbagai saiz dengan berkesan tanpa mengetahui taburan saiz zarah pepejal yang terhasil. Turasan 3D keluli tahan karat tambahan tanpa memerlukan penapisan pasir secara berkesan untuk semua saiz butir pasir.
Pemasangan injap yang dipasang pada bahagian bawah skrin membolehkan pengeluaran diteruskan sehingga ESP ditarik keluar. Ia menghalang ESP daripada diambil dengan serta-merta selepas skrin dirapatkan. Skrin kawalan pasir masuk yang terhasil dan pemasangan injap melindungi ESP, pam angkat rod dan penyiapan lif gas daripada pepejal semasa pengeluaran dengan membersihkan aliran bendalir dan menyediakan penyelesaian yang menjimatkan kos tanpa perlu memanjangkan hayat takungan Pam yang berbeza.
Reka bentuk perlindungan pam generasi pertama. Pemasangan perlindungan pam menggunakan skrin bulu keluli tahan karat telah digunakan dalam perigi saliran graviti bantuan wap di Kanada Barat untuk melindungi ESP daripada pepejal semasa pengeluaran. Skrin menapis pepejal berbahaya daripada cecair pengeluaran apabila ia memasuki rentetan pengeluaran. Dalam rentetan pengeluaran, cecair mengalir ke salur masuk ESP, di mana ia dipam antara bahagian atas dan skrin pengeluaran ESP ke permukaan. .
Sepanjang masa pengeluaran, ruang anulus antara skrin dan selongsong cenderung untuk merapatkan dengan pasir, yang meningkatkan rintangan aliran. Akhirnya, anulus menjembatani sepenuhnya, menghentikan aliran dan mencipta perbezaan tekanan antara lubang telaga dan rentetan pengeluaran, seperti yang ditunjukkan dalam Rajah 3. Pada ketika ini, bendalir tidak lagi boleh mengalir ke ESP dan rentetan penyiapan mesti ditarik.Bergantung pada beberapa pembolehubah yang berkaitan dengan pengeluaran pepejal, tempoh yang diperlukan untuk menghentikan aliran melalui jambatan pepejal pada skrin mungkin kurang daripada tempoh yang membolehkan ESP mengepam cecair sarat pepejal masa min antara kegagalan ke tanah, jadi komponen generasi kedua telah dibangunkan.
Pemasangan perlindungan pam generasi kedua. Skrin kawalan pasir masuk PumpGuard* dan sistem pemasangan injap digantung di bawah pam REDA* dalam Rajah 4, contoh penyiapan ESP yang tidak konvensional. Sebaik sahaja telaga menghasilkan, skrin menapis pepejal dalam pengeluaran, tetapi akan mula perlahan-lahan merapatkan dengan pasir dan mencipta pembezaan tekanan, injap pembezaan mengalir secara terus ke dalam tekanan, injap pembezaan mengalir ke dalam retak. rentetan ke ESP. Aliran ini menyamakan pembezaan tekanan merentasi skrin, melonggarkan cengkaman beg pasir di bahagian luar skrin. Pasir bebas terkeluar daripada anulus, yang mengurangkan rintangan aliran melalui skrin dan membolehkan aliran disambung semula. Apabila tekanan pembezaan menurun, injap kembali ke kedudukan tertutupnya dan keadaan aliran normal menyambung semula. Ulangi kitaran kes yang diservis ini sehingga ESP keluar dari artikel ini. bahawa sistem ini mampu memanjangkan hayat pam dengan ketara berbanding dengan menjalankan penyiapan saringan sahaja.
Untuk pemasangan baru-baru ini, penyelesaian terdorong kos telah diperkenalkan untuk pengasingan kawasan antara jaringan dawai keluli tahan karat dan ESP. Pembungkus cawan yang menghadap ke bawah dipasang di atas bahagian skrin. Di atas pembungkus cawan, penembusan tiub tengah tambahan menyediakan laluan aliran untuk cecair yang dihasilkan berhijrah dari bahagian dalam skrin ke ruang anulus di atas pembungkus, tempat cecair masuk ke dalam ESP.
Penapis jejaring dawai keluli tahan karat yang dipilih untuk penyelesaian ini menawarkan beberapa kelebihan berbanding jenis jejaring 2D berasaskan jurang. Penapis 2D bergantung terutamanya pada zarah yang merangkumi celah penapis atau slot untuk membina beg pasir dan menyediakan kawalan pasir. Walau bagaimanapun, memandangkan hanya satu nilai jurang boleh dipilih untuk skrin, skrin menjadi sangat sensitif kepada taburan saiz zarah cecair yang dihasilkan.
Sebaliknya, lapisan mesh tebal penapis jejaring dawai keluli tahan karat memberikan keliangan yang tinggi (92%) dan kawasan aliran terbuka yang besar (40%) untuk cecair lubang telaga yang dihasilkan. Penapis dibina dengan memampatkan jejaring bulu keluli tahan karat dan membalutnya terus di sekeliling tiub tengah berlubang, kemudian membungkusnya dalam penutup pelindung berlubang, tidak berorientasikan sudut tengah yang dikimpal pada setiap hujung tiub berorientasikan me. (antara 15 µm hingga 600 µm) membolehkan dendaan tidak berbahaya mengalir di sepanjang laluan aliran 3D ke arah tiub pusat selepas zarah yang lebih besar dan berbahaya terperangkap dalam jaringan. Ujian pengekalan pasir pada spesimen ayak ini menunjukkan bahawa penapis mengekalkan kebolehtelapan yang tinggi kerana bendalir dijana melalui ayak. Dengan berkesan, penapis keluli tahan karat ini mampu mengendalikan pengedaran keluli tahan karat tunggal ini dengan berkesan. oleh pengendali utama pada tahun 1980-an khusus untuk penyiapan skrin serba lengkap dalam takungan stim rangsangan dan mempunyai rekod prestasi yang luas bagi pemasangan yang berjaya.
Pemasangan injap terdiri daripada injap bermuatan spring yang membenarkan aliran sehala ke dalam rentetan tiub dari kawasan pengeluaran.Dengan melaraskan pramuat spring gegelung sebelum pemasangan, injap boleh disesuaikan untuk mencapai tekanan keretakan yang diingini untuk aplikasi.Biasanya, injap dijalankan di bawah jejaring dawai keluli tahan karat untuk menyediakan laluan aliran sekunder antara takungan dan injap yang beroperasi dengan injap yang lebih rendah daripada keluli tahan karat, dan dalam beberapa kes, injap bertekanan lebih rendah daripada injap tahan karat. injap paling rendah.
Lama kelamaan, zarah pembentukan memenuhi kawasan anulus di antara permukaan luar skrin pemasangan pelindung pam dan dinding selongsong pengeluaran. Apabila rongga diisi dengan pasir dan zarah-zarah bersatu, penurunan tekanan merentasi beg pasir meningkat. Apabila penurunan tekanan ini mencapai nilai pratetap, injap kon terbuka dan membenarkan aliran terus melalui salur masuk pam. Pada tahap penapisan pasir yang sebelumnya, ia dapat mengalir melalui saluran paip ke atas. Disebabkan perbezaan tekanan yang dikurangkan, aliran akan disambung semula melalui skrin dan injap pengambilan akan ditutup.Oleh itu, pam hanya boleh melihat aliran terus dari injap untuk jangka masa yang singkat.Ini memanjangkan hayat pam, kerana kebanyakan aliran adalah cecair yang ditapis melalui skrin pasir.
Sistem perlindungan pam dikendalikan dengan pembungkus dalam tiga telaga berbeza di Lembangan Delaware di Amerika Syarikat. Matlamat utama adalah untuk mengurangkan bilangan permulaan dan pemberhentian ESP disebabkan oleh beban lampau berkaitan pasir dan untuk meningkatkan ketersediaan ESP untuk meningkatkan pengeluaran. Sistem perlindungan pam digantung dari hujung bawah rentetan ESP. Hasil telaga minyak menunjukkan prestasi pam yang stabil dan teknologi pemasangan pepejal yang dikurangkan, serta keamatan pemasangan pasir yang dikurangkan, dan getaran yang berkaitan dengan sistem pasir dan arus. masa henti telah dikurangkan sebanyak 75% dan hayat pam meningkat lebih daripada 22%.
Sebuah telaga. Sistem ESP telah dipasang dalam telaga penggerudian dan keretakan baharu di Martin County, Texas. Bahagian menegak telaga itu adalah kira-kira 9,000 kaki dan bahagian mendatar memanjang hingga 12,000 kaki, kedalaman terukur (MD). Untuk dua penyiapan pertama, sistem pemisah pasir pusaran lubang bawah dengan enam sambungan pelapik bagi jenis pemasakan pasir yang sama telah dipasang sebagai gabungan dua separator pasir yang sama. , tingkah laku tidak stabil parameter operasi ESP (keamatan semasa dan getaran) diperhatikan.Analisis pembongkaran unit ESP yang ditarik mendedahkan bahawa pemasangan pemisah gas pusaran tersumbat dengan bahan asing, yang ditentukan sebagai pasir kerana ia bukan magnet dan tidak bertindak balas secara kimia dengan asid.
Dalam pemasangan ESP ketiga, jejaring dawai keluli tahan karat menggantikan pemisah pasir sebagai alat kawalan pasir ESP. Selepas memasang sistem perlindungan pam baharu, ESP mempamerkan tingkah laku yang lebih stabil, mengurangkan julat turun naik arus motor daripada ~19 A untuk pemasangan #2 kepada ~6.3 A untuk pemasangan #3.Getaran lebih stabil dan tekanannya berkurangan 7% berbanding sebelumnya, dan aliran menurun sebanyak 7%. mendapat tambahan 100 psi penurunan tekanan. Penutupan beban lampau ESP dikurangkan sebanyak 100% dan ESP beroperasi dengan getaran rendah.
Telaga B. Dalam satu telaga berhampiran Eunice, New Mexico, satu lagi telaga tidak konvensional telah dipasang ESP tetapi tiada perlindungan pam. Selepas boot awal jatuh, ESP mula menunjukkan tingkah laku yang tidak menentu. Turun naik dalam arus dan tekanan dikaitkan dengan pancang getaran. Selepas mengekalkan syarat ini selama 137 hari, ESP gagal dan penggantian ESP telah dipasang. Sistem perlindungan ESP yang kedua telah dipasang. Sistem perlindungan ESP yang kedua telah dipasang. beroperasi seperti biasa, dengan amperage yang stabil dan kurang getaran. Pada masa penerbitan, larian kedua ESP telah mencapai lebih 300 hari operasi, peningkatan yang ketara berbanding pemasangan sebelumnya.
Telaga C.Pemasangan ketiga di tapak sistem adalah di Mentone, Texas, oleh syarikat khusus minyak dan gas yang mengalami gangguan dan kegagalan ESP disebabkan oleh pengeluaran pasir dan ingin menambah baik masa operasi pam. Pengendali biasanya menjalankan pemisah pasir lubang bawah dengan pelapik dalam setiap telaga ESP. Walau bagaimanapun, sebaik pelapik diisi dengan pasir, pemisah akan membenarkan bahagian pasir, galas yang mengalir di dalam pam dan aci hilang. selepas menjalankan sistem baharu dengan pelindung pam, ESP mempunyai hayat operasi 22% lebih lama dengan penurunan tekanan yang lebih stabil dan masa operasi berkaitan ESP yang lebih baik.
Bilangan penutupan berkaitan pasir dan pepejal semasa operasi berkurangan sebanyak 75%, daripada 8 peristiwa beban lampau dalam pemasangan pertama kepada dua dalam pemasangan kedua, dan bilangan permulaan semula yang berjaya selepas penutupan beban lampau meningkat sebanyak 30%, daripada 8 pada pemasangan pertama.Sebanyak 12 acara, untuk sejumlah 8 acara, telah dilakukan dalam pemasangan sekunder, mengurangkan tekanan elektrik pada peralatan dan meningkatkan hayat operasi ESP.
Rajah 5 menunjukkan peningkatan mendadak dalam tandatangan tekanan pengambilan (biru) apabila jejaring keluli tahan karat disekat dan pemasangan injap dibuka. Tandatangan tekanan ini boleh meningkatkan lagi kecekapan pengeluaran dengan meramalkan kegagalan ESP berkaitan pasir, jadi operasi penggantian dengan pelantar kerja kerja boleh dirancang.
1 Martins, JA, ES Rosa, S. Robson, "Analisis eksperimen tiub pusaran sebagai peranti desander lubang bawah," Kertas SPE 94673-MS, dibentangkan di Persidangan Kejuruteraan Petroleum Amerika Latin dan Caribbean SPE, Rio de Janeiro, Brazil, 20 Jun - 23 Februari 2005.https://doi.org/10.4618/10.4618.
Artikel ini mengandungi unsur-unsur daripada kertas SPE 207926-MS, yang dibentangkan di Pameran dan Persidangan Petroleum Antarabangsa Abu Dhabi di Abu Dhabi, UAE, 15-18 November 2021.
Semua bahan tertakluk kepada undang-undang hak cipta yang dikuatkuasakan dengan ketat, sila baca Terma dan Syarat, Dasar Kuki dan Dasar Privasi kami sebelum menggunakan tapak ini.